陈桂传质分离基础第4.pptVIP

第二节 传质过程机理 2. 单方向扩散 其中： 讨 论 漂流因数意义： 漂流因子的影响因素： 浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。 低浓度，漂流因数近似等于1，总体流动的影响小。 1）与等物质的量反向扩散的传质通量计算式相比较，上面的式子多了 所以漂流因子的大小直接反映了总体流动在传质中所占分量的大小，即漂流因子体现了总体流动对传质速率的影响. 3、扩散系数 如果没有数据可查，可用有关的半经验公式。 1.气体A在气体B中的扩散系数，可用FSG公式： 依下式可以从已知的温度和压力时气体物系的扩散系数来推算温度为T和压力为P时该物系的扩散系数： 2、对流扩散 (1) 涡流扩散：流体作湍流运动时，若流体内部存在浓度梯度，流体质点便会靠质点的无规则运动，相互碰撞和混合，组分从高浓度向低浓度方向传递，这种现象称为涡流扩散。 注意：涡流扩散系数与分子扩散系数不同，不是物性 常数，其值与流体流动状态及所处的位置有关 。 * DE ——涡流扩散系数。非物性常数，与湍动程度有关，且与流体质点所处位置有关，很难测定。 D——扩散系数。在温度压力不变时为常数 在传质设备中液体的流动主要是湍流，物质传递主要是涡流扩散，同时也有分子扩散，其传质通量为： 1）靠近相界面处层流内层：传质机理仅为分子扩散，溶质A的浓度梯度较大，pA随l的变化较陡。 2）湍流主体：涡流扩散远远大于分子扩散，溶质浓度均一化，pA随l的变化近似为水平线。 3）过渡区：分子扩散+涡流扩散，pA随l的变化逐渐平缓。 其传质通量为： （2）有效膜模型 单相对流传质的传质阻力全部集中在一层虚拟的膜层内，膜层内的传质形式仅为分子扩散 。 有效膜厚lG由层流内层浓度梯度线延长线与流体主体浓度线相交于一点G，则厚度lG为G到相界面的垂直距离。 由气相主体到界面的扩散相当于通过厚度为lG的有效膜层的分子扩散。 对液相也有： 仿照传热学中的牛顿冷却定律的形式，可得： 相际对流传质三大模型：双膜模型、 溶质渗透模型 、表面更新模型 双膜模型 2、两相间的传质模型 2．双膜模型的基本论点（假设） （1）气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧存 在稳定的气膜和液膜。膜内为层流，A以分子扩 散方式通过气膜和液膜。 （2）相界面处两相达平衡，无扩散阻力。 （3）有效膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以 涡流扩散的形式传质。 双膜模型也称为双膜阻力模型 特点： （1）呈湍流流动的两流体接触面的两侧，分别存在着流体的有效膜层，溶质以稳态分子扩散方式通过这两个膜层，膜层的厚度随流体的流动状态而变化； （2）两流体间的传质阻力都集中在两个膜层内，膜层以外的两相流体主体，不存在浓度梯度； （3）在两相接触的界面上，两相达到平衡状态。 * * 分子扩散：物质依靠分子运动从浓度高的地方转移到浓度低的地方，称为分子扩散。分子扩散在静止或呈层流流动的流体中进行。 实例：空气中气味的传播，食盐在静止的水中的溶解等等。 * D与物系有关，与T、P有关，数据实测。 * 涡流扩散：流体作湍流运动时，若流体内部存在浓度梯度，流体质点便会靠质点的无规则运动，相互碰撞和 混合，组分从高浓度向低浓度方向传递，这种现象称为涡流扩散。 4-1 传质分离过程概述 4-2 传质过程机理 基本要求： 了解传质分离操作的不同种类 掌握传质过程的机理，单相传质速度的计算 掌握相际传质理论双膜理论 第四章 传质分离基础 在含有两个或两个以上组分的混合体系中，若有浓度梯度存在，某以组分（或某些组分）将由高浓度区向低浓度区移动，该移动过程称为传质过程 。 传质过程可以在单相中进行，也可以是在两相中进行。 两相间传质是分离过程的基础 传质分离过程：依靠物质从一相到另一相传递过程，叫传质分离过程。 传质分离过程的依据：依据混合物中各组分在两相间平衡分配不同。 1-1 分离与人类的关系 一般的化学工业中，用于分离提纯的设备投资在产品生产的整个工艺中占有较大的比例。例如，石油化学工业，分离单元操作的设备投资占总投资的50%~90%，而且用于分离的操作费用在生产成本中也占有相当大的比重。 1、传质分离过程 1-2 传质分离操作的种类 分离过程可分为机械分离和传质分离。 机械分离的对象是非均相的混合物料，利用该混合物中组分间的密度、尺寸等物性差异将其分离。（过滤、沉降、离